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5.对同一滑轮组,下列措施中不能提高
机械效率的是 (
A.增加提升的物重
B.改用质量较小的动滑轮
C.减少提升高度
D.在轮轴处加润滑油,减小摩擦
机械效率的是 (
C
)A.增加提升的物重
B.改用质量较小的动滑轮
C.减少提升高度
D.在轮轴处加润滑油,减小摩擦
答案
5.C
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确滑轮组机械效率的计算公式及影响因素。滑轮组的机械效率η=W有用/W总，其中有用功W有用=Gh，总功W总=Gh+G动h+fs（G为物重，h为提升高度，G动为动滑轮重力，f为轮轴摩擦，s为绳子自由端移动距离，且s=nh，n为承担物重的绳子段数）。将s=nh代入总功公式后，h会在分子分母中约去，因此机械效率与提升高度无关。接下来分析各选项：A选项增加物重，有用功占总功的比例增大，机械效率提高；B选项改用质量小的动滑轮，动滑轮重力减小，额外功减少，机械效率提高；C选项减少提升高度，h约去后不影响机械效率，无法提高；D选项加润滑油减小摩擦，额外功减少，机械效率提高。因此不能提高机械效率的是C选项。
【解析】
滑轮组机械效率公式为：η = W有用 / W总 = (Gh) / (Gh + G动h + fs)，结合s = nh（n为承担物重的绳子段数），代入后h可约去，得η = G / (G + G动 + nf)。对各选项分析如下：
1. 选项A：增加提升的物重G，公式中分子G增大，分母中G的占比提升，机械效率η提高；
2. 选项B：改用质量较小的动滑轮，即减小G动，分母减小，机械效率η提高；
3. 选项C：减少提升高度h，公式中h已约去，机械效率η不变，无法提高；
4. 选项D：在轮轴处加润滑油减小摩擦f，分母减小，机械效率η提高。
综上，不能提高机械效率的是C选项。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组机械效率、影响机械效率的因素
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的影响因素，核心是理解机械效率公式中各物理量的关系，明确提升高度不影响机械效率，属于初中物理基础题，需准确掌握相关概念。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先明确滑轮组机械效率的计算公式及影响因素。滑轮组的机械效率η=W有用/W总，其中有用功W有用=Gh，总功W总=Gh+G动h+fs（G为物重，h为提升高度，G动为动滑轮重力，f为轮轴摩擦，s为绳子自由端移动距离，且s=nh，n为承担物重的绳子段数）。将s=nh代入总功公式后，h会在分子分母中约去，因此机械效率与提升高度无关。接下来分析各选项：A选项增加物重，有用功占总功的比例增大，机械效率提高；B选项改用质量小的动滑轮，动滑轮重力减小，额外功减少，机械效率提高；C选项减少提升高度，h约去后不影响机械效率，无法提高；D选项加润滑油减小摩擦，额外功减少，机械效率提高。因此不能提高机械效率的是C选项。
【解析】
滑轮组机械效率公式为：η = W有用 / W总 = (Gh) / (Gh + G动h + fs)，结合s = nh（n为承担物重的绳子段数），代入后h可约去，得η = G / (G + G动 + nf)。对各选项分析如下：
1. 选项A：增加提升的物重G，公式中分子G增大，分母中G的占比提升，机械效率η提高；
2. 选项B：改用质量较小的动滑轮，即减小G动，分母减小，机械效率η提高；
3. 选项C：减少提升高度h，公式中h已约去，机械效率η不变，无法提高；
4. 选项D：在轮轴处加润滑油减小摩擦f，分母减小，机械效率η提高。
综上，不能提高机械效率的是C选项。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组机械效率、影响机械效率的因素
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的影响因素，核心是理解机械效率公式中各物理量的关系，明确提升高度不影响机械效率，属于初中物理基础题，需准确掌握相关概念。
【难度系数】
0.6
6.如图5所示,小明分别用两滑轮把同一桶沙提升相同的高度。图甲中所做的有用功为$W_1$,机械效率$\eta_1$;图乙中所做的有用功为$W_2$,机械效率为$\eta_2$,若不计绳重与摩擦,则 (
A.$W_1 = W_2,\eta_1 = \eta_2$
B.$W_1 = W_2,\eta_1 ＞ \eta_2$
C.$W_1 ＜ W_2,\eta_1 = \eta_2$
D.$W_1 ＞ W_2,\eta_1 ＜ \eta_2$
B
)A.$W_1 = W_2,\eta_1 = \eta_2$
B.$W_1 = W_2,\eta_1 ＞ \eta_2$
C.$W_1 ＜ W_2,\eta_1 = \eta_2$
D.$W_1 ＞ W_2,\eta_1 ＜ \eta_2$
答案
6.B
解析
【分析】
要解决本题，需先明确有用功和机械效率的概念及计算方法：有用功是对提升沙子有用的功，公式为$W_{有}=Gh$；机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，总功等于有用功与额外功之和。
步骤1：判断有用功大小。题目中是同一桶沙，沙子重力$G$相同，提升高度$h$相同，根据$W_{有}=Gh$，可知甲、乙的有用功相等，即$W_1=W_2$。
步骤2：判断机械效率大小。甲是定滑轮，不计绳重与摩擦时，额外功几乎为0，总功等于有用功；乙是动滑轮，额外功是提升动滑轮做的功，总功比甲的总功大。根据机械效率公式，有用功相同时，总功越大，机械效率越小，因此$\eta_1＞\eta_2$。
【解析】
1. 有用功计算：有用功是提升沙子所做的功，公式为$W_{有}=G_{沙}h$。由于是同一桶沙，$G_{沙}$相同，提升高度$h$相同，因此$W_1=W_2$。
2. 机械效率分析：甲图为定滑轮，不计绳重与摩擦时，额外功为0，总功$W_{总1}=W_{有}$；乙图为动滑轮，不计绳重与摩擦时，额外功是提升动滑轮的功，总功$W_{总2}=W_{有}+W_{额动}$，故$W_{总2}＞W_{总1}$。机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，有用功相同，总功越大，机械效率越小，因此$\eta_1＞\eta_2$。综上，$W_1=W_2$，$\eta_1＞\eta_2$，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
有用功计算、机械效率、定滑轮与动滑轮
【点评】
本题考查定滑轮和动滑轮的有用功与机械效率的比较，核心是掌握有用功的决定因素和动滑轮额外功的来源，属于基础题型，需牢记相关公式和概念。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先明确有用功和机械效率的概念及计算方法：有用功是对提升沙子有用的功，公式为$W_{有}=Gh$；机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，总功等于有用功与额外功之和。
步骤1：判断有用功大小。题目中是同一桶沙，沙子重力$G$相同，提升高度$h$相同，根据$W_{有}=Gh$，可知甲、乙的有用功相等，即$W_1=W_2$。
步骤2：判断机械效率大小。甲是定滑轮，不计绳重与摩擦时，额外功几乎为0，总功等于有用功；乙是动滑轮，额外功是提升动滑轮做的功，总功比甲的总功大。根据机械效率公式，有用功相同时，总功越大，机械效率越小，因此$\eta_1＞\eta_2$。
【解析】
1. 有用功计算：有用功是提升沙子所做的功，公式为$W_{有}=G_{沙}h$。由于是同一桶沙，$G_{沙}$相同，提升高度$h$相同，因此$W_1=W_2$。
2. 机械效率分析：甲图为定滑轮，不计绳重与摩擦时，额外功为0，总功$W_{总1}=W_{有}$；乙图为动滑轮，不计绳重与摩擦时，额外功是提升动滑轮的功，总功$W_{总2}=W_{有}+W_{额动}$，故$W_{总2}＞W_{总1}$。机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，有用功相同，总功越大，机械效率越小，因此$\eta_1＞\eta_2$。综上，$W_1=W_2$，$\eta_1＞\eta_2$，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
有用功计算、机械效率、定滑轮与动滑轮
【点评】
本题考查定滑轮和动滑轮的有用功与机械效率的比较，核心是掌握有用功的决定因素和动滑轮额外功的来源，属于基础题型，需牢记相关公式和概念。
【难度系数】
0.5
7.如图6所示,不考虑滑轮的自重、绳重和摩擦力,物体B重20 N,A为一动滑轮,绳的一端固定在地面上。当滑轮在力F的作用下匀速上升1 m时,
所用拉力F的大小和物体B上升的高度分别为 (
A.20 N,1 m
B.40 N,2 m
C.30 N,2 m
D.60 N,1 m
所用拉力F的大小和物体B上升的高度分别为 (
B
)A.20 N,1 m
B.40 N,2 m
C.30 N,2 m
D.60 N,1 m
答案
7.B
解析
【分析】
要解决这道题，需明确动滑轮的特殊使用规律：常规动滑轮是拉力作用在绳子自由端，省力；本题中拉力F作用在动滑轮的轴上，属于动滑轮的反向使用，需结合受力平衡和距离关系分析。首先，物体B匀速运动，绳子拉力等于B的重力；再分析动滑轮的受力，轴上的拉力等于两段绳子拉力之和；最后根据动滑轮移动距离与物体移动距离的对应关系，确定B上升的高度。
【解析】
1. 计算拉力F的大小：
不考虑滑轮自重、绳重和摩擦力，物体B匀速上升，因此每段绳子的拉力等于B的重力，即 $ T = G_B = 20\ \mathrm{N} $。
动滑轮的轴受到向上的拉力F，向下受到两段绳子的拉力，每段拉力均为T，根据受力平衡：$ F = T + T = 2T = 2 × 20\ \mathrm{N} = 40\ \mathrm{N} $。
2. 计算物体B上升的高度：
动滑轮上升1m时，连接动滑轮的两段绳子各缩短1m，因此物体B上升的高度为动滑轮上升高度的2倍，即 $ h_B = 2 × 1\ \mathrm{m} = 2\ \mathrm{m} $。
综上，拉力F为40N，物体B上升高度为2m，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
动滑轮的工作原理、滑轮的受力与距离计算
【点评】
本题考查动滑轮知识点的灵活应用，易错点在于混淆动滑轮的常规使用与反向使用的受力、距离关系，需明确拉力作用点位置对力和距离的影响，是对基础知识点的深化考查。
【难度系数】
0.4
要解决这道题，需明确动滑轮的特殊使用规律：常规动滑轮是拉力作用在绳子自由端，省力；本题中拉力F作用在动滑轮的轴上，属于动滑轮的反向使用，需结合受力平衡和距离关系分析。首先，物体B匀速运动，绳子拉力等于B的重力；再分析动滑轮的受力，轴上的拉力等于两段绳子拉力之和；最后根据动滑轮移动距离与物体移动距离的对应关系，确定B上升的高度。
【解析】
1. 计算拉力F的大小：
不考虑滑轮自重、绳重和摩擦力，物体B匀速上升，因此每段绳子的拉力等于B的重力，即 $ T = G_B = 20\ \mathrm{N} $。
动滑轮的轴受到向上的拉力F，向下受到两段绳子的拉力，每段拉力均为T，根据受力平衡：$ F = T + T = 2T = 2 × 20\ \mathrm{N} = 40\ \mathrm{N} $。
2. 计算物体B上升的高度：
动滑轮上升1m时，连接动滑轮的两段绳子各缩短1m，因此物体B上升的高度为动滑轮上升高度的2倍，即 $ h_B = 2 × 1\ \mathrm{m} = 2\ \mathrm{m} $。
综上，拉力F为40N，物体B上升高度为2m，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
动滑轮的工作原理、滑轮的受力与距离计算
【点评】
本题考查动滑轮知识点的灵活应用，易错点在于混淆动滑轮的常规使用与反向使用的受力、距离关系，需明确拉力作用点位置对力和距离的影响，是对基础知识点的深化考查。
【难度系数】
0.4
8.如图7所示,物体A放在水平桌面上,不计绳重及摩擦,动滑轮重为2N。当物体B重为8N时,它恰好能匀速下降。该装置中属于动滑轮的是
M
(选填“N”或“M”),物体A受到的摩擦力为5
N。答案
8.M 5
解析
【分析】首先需明确动滑轮与定滑轮的区别：轴固定不动的是定滑轮，轴随被拉物体一起运动的是动滑轮，据此判断动滑轮；再对动滑轮和物体B进行受力分析，利用匀速运动时受力平衡的特点，结合动滑轮的受力关系算出绳子拉力；最后对物体A受力分析，根据二力平衡得出A受到的摩擦力。
【解析】1. 判断动滑轮：滑轮N的轴固定在墙角，为定滑轮；滑轮M的轴随物体B一起运动，属于动滑轮。2. 计算绳子拉力：不计绳重及摩擦，动滑轮匀速运动，受力平衡，向上的两段绳子拉力之和等于向下的总重力，即$2F = G_B + G_{动}$，代入$G_B=8N$、$G_{动}=2N$，得$2F=8N+2N=10N$，解得$F=5N$。3. 物体A匀速运动，水平方向受力平衡，绳子对A的拉力与A受到的摩擦力大小相等，故摩擦力$f=F=5N$。
【答案】M；5
【知识点】动滑轮、二力平衡、滑轮拉力计算
【点评】本题结合滑轮特点与受力平衡知识，考查基础力学应用，需明确动滑轮的受力关系，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】1. 判断动滑轮：滑轮N的轴固定在墙角，为定滑轮；滑轮M的轴随物体B一起运动，属于动滑轮。2. 计算绳子拉力：不计绳重及摩擦，动滑轮匀速运动，受力平衡，向上的两段绳子拉力之和等于向下的总重力，即$2F = G_B + G_{动}$，代入$G_B=8N$、$G_{动}=2N$，得$2F=8N+2N=10N$，解得$F=5N$。3. 物体A匀速运动，水平方向受力平衡，绳子对A的拉力与A受到的摩擦力大小相等，故摩擦力$f=F=5N$。
【答案】M；5
【知识点】动滑轮、二力平衡、滑轮拉力计算
【点评】本题结合滑轮特点与受力平衡知识，考查基础力学应用，需明确动滑轮的受力关系，难度适中。
【难度系数】0.5
9.工人站在地面上利用如图8所示的滑轮组提升重物,请画出滑轮组的绕绳方式。
答案
9.图略。提示:由两段绳子承担动滑轮和物体的总重
解析
【分析】要完成滑轮组绕绳，需先明确工人站在地面，拉力方向需向下；该滑轮组由1个定滑轮和1个动滑轮组成，要结合拉力方向确定绕法，最终使承担动滑轮和物体总重的绳子段数为2段，符合题目要求。
【解析】绕绳步骤：将绳子的一端固定在定滑轮的挂钩上，接着向下绕过动滑轮，再向上绕过定滑轮，此时绳子自由端向下，工人站在地面即可拉动，且动滑轮上有2段绳子承担总重，满足题目条件。
【答案】图略。提示：由两段绳子承担动滑轮和物体的总重
【知识点】滑轮组绕绳、滑轮组特点
【点评】本题考查滑轮组绕绳的实际应用，需结合拉力方向确定绕法，属于基础题型，重点考查对滑轮组工作特点的理解。
【难度系数】0.6
【解析】绕绳步骤：将绳子的一端固定在定滑轮的挂钩上，接着向下绕过动滑轮，再向上绕过定滑轮，此时绳子自由端向下，工人站在地面即可拉动，且动滑轮上有2段绳子承担总重，满足题目条件。
【答案】图略。提示：由两段绳子承担动滑轮和物体的总重
【知识点】滑轮组绕绳、滑轮组特点
【点评】本题考查滑轮组绕绳的实际应用，需结合拉力方向确定绕法，属于基础题型，重点考查对滑轮组工作特点的理解。
【难度系数】0.6
10.我国明代科学家宋应星在《天工开物》中记载的农业生产汲水装置—
辘轳,沿用至今。如图9甲所示是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提升水桶。
(1)辘轳可视为一种不等臂杠杆,为方便提水,它是按照
(2)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶总重90 N。使周长为3m的大轮匀速转动一圈,水桶上升过程中井绳对它做的功为
(3)图9丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,水龙头开关应选用的型号是
辘轳,沿用至今。如图9甲所示是一种辘轳,由具有共同转动轴的大轮和小轮组成。提水时,用力使大轮转动,小轮随之转动并缠绕井绳,提升水桶。
(1)辘轳可视为一种不等臂杠杆,为方便提水,它是按照
省力
(选填“省力”或“费力”)杠杆来设计的。用辘轳提水的某时刻横截面示意图如图9乙所示,它的支点是B
(选填“A”“B”或“C”)点。(2)设大轮与小轮的半径比为3:1,水桶总重90 N。使周长为3m的大轮匀速转动一圈,水桶上升过程中井绳对它做的功为
90
J;若要使辘轳静止在图9乙所示位置,不计井绳的粗细和自重,作用在C点最小的力应该为30
N。(3)图9丙所示水龙头开关的设计也应用了同样的原理,为了更省力,水龙头开关应选用的型号是
①
(选填“①”或“②”)。答案
10.(1)省力 B (2)90 30 (3)①
解析
【分析】
本题围绕辘轳（轮轴）展开，需结合轮轴本质（杠杆变形）、杠杆平衡条件、功的计算等知识解题。第(1)问判断辘轳的杠杆类型和支点，需明确轮轴省力的原因；第(2)问计算功和最小力，要利用轮的周长关系、杠杆平衡条件；第(3)问选省力的水龙头型号，依据轮轴省力与轮大小的关系。
【解析】
(1) 辘轳属于轮轴，是杠杆的变形，轮半径大于轴半径，动力作用在轮上时为省力杠杆；辘轳的转动轴是支点，对应图乙中的B点。
(2) 大轮与小轮半径比为3:1，周长比等于半径比，故小轮周长为 $ \frac{3m}{3}=1m $。大轮转一圈时，小轮也转一圈，水桶上升高度等于小轮周长，即 $ h=1m $，井绳对水桶做的功 $ W=Gh=90N×1m=90J $。根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1=F_2L_2 $，动力臂为大轮半径 $ R $，阻力臂为小轮半径 $ r $，$ R:r=3:1 $，阻力 $ F_2=G=90N $，则 $ F_1×R=90N×r $，解得 $ F_1=\frac{90N×r}{R}=\frac{90N×1}{3}=30N $。
(3) 水龙头开关是轮轴，轮越大越省力，型号①的轮比②大，故选①。
【答案】
(1)省力；B (2)90；30 (3)①
【知识点】
轮轴、杠杆平衡条件、功的计算
【点评】
本题结合生活实例考查物理知识，将抽象的杠杆、轮轴原理与实际应用结合，难度适中，能帮助学生理解物理与生活的联系。
【难度系数】
0.5
本题围绕辘轳（轮轴）展开，需结合轮轴本质（杠杆变形）、杠杆平衡条件、功的计算等知识解题。第(1)问判断辘轳的杠杆类型和支点，需明确轮轴省力的原因；第(2)问计算功和最小力，要利用轮的周长关系、杠杆平衡条件；第(3)问选省力的水龙头型号，依据轮轴省力与轮大小的关系。
【解析】
(1) 辘轳属于轮轴，是杠杆的变形，轮半径大于轴半径，动力作用在轮上时为省力杠杆；辘轳的转动轴是支点，对应图乙中的B点。
(2) 大轮与小轮半径比为3:1，周长比等于半径比，故小轮周长为 $ \frac{3m}{3}=1m $。大轮转一圈时，小轮也转一圈，水桶上升高度等于小轮周长，即 $ h=1m $，井绳对水桶做的功 $ W=Gh=90N×1m=90J $。根据杠杆平衡条件 $ F_1L_1=F_2L_2 $，动力臂为大轮半径 $ R $，阻力臂为小轮半径 $ r $，$ R:r=3:1 $，阻力 $ F_2=G=90N $，则 $ F_1×R=90N×r $，解得 $ F_1=\frac{90N×r}{R}=\frac{90N×1}{3}=30N $。
(3) 水龙头开关是轮轴，轮越大越省力，型号①的轮比②大，故选①。
【答案】
(1)省力；B (2)90；30 (3)①
【知识点】
轮轴、杠杆平衡条件、功的计算
【点评】
本题结合生活实例考查物理知识，将抽象的杠杆、轮轴原理与实际应用结合，难度适中，能帮助学生理解物理与生活的联系。
【难度系数】
0.5
